工作证明(Proof Of Work，简称POW)，顾名思义，即工作量的证明。通常来说只能从结果证明，因为监测工作过程通常是繁琐与低效的。
比特币在Block的生成过程中使用了POW机制，一个符合要求的Block Hash由N个前导零构成，零的个数取决于网络的难度值。要得到合理的Block Hash需要经过大量尝试计算，计算时间取决于机器的哈希运算速度。当某个节点提供出一个合理的Block Hash值，说明该节点确实经过了大量的尝试计算，当然，并不能得出计算次数的绝对值，因为寻找合理hash是一个概率事件。当节点拥有占全网n%的算力时，该节点即有n/100的概率找到Block Hash。
工作证明机制看似很神秘，其实在社会中的应用非常广泛。例如，毕业证、学位证等证书，就是工作证明，拥有证书即表明你在过去投入了学习与工作。生活大部分事情都是通过结果来判断的。
挖矿即不断接入新的Block延续Block Chain的过程。
挖矿为整个系统的运转提供原动力，是比特币的发动机，没有挖矿就没有比特币。挖矿有三个重要功能：
金矿消耗资源将黄金注入流通经济，比特币通过“挖矿”完成相同的事情，只不过消耗的是CPU时间与电力。当然，比特币的挖矿意义远大于此。
Block头部信息的构成：
| 字段名 | 含义 | 大小(字节) |
|---|---|---|
| Version | 版本号 | 4 |
| hashPrevBlock | 上一个block hash值 | 32 |
| hashMerkleRoot | 上一个block产生之后至新block生成此时间内， 交易数据打包形成的Hash |
32 |
| Time | Unix时间戳 | 4 |
| Bits | 目标值，即难度 | 4 |
| Nonce | 随机数 | 4 |
nHeight+1) % nInterval != 0) {
// 未达到周期个数，无需调节
return pindexLast->nBits;
}
// Go back by what we want to be 14 days worth of blocks
const CBlockIndex* pindexFirst = pindexLast;
for (int i = 0; pindexFirst && i < nInterval-1; i++) pindexFirst = pindexFirst->pprev;
// 计算本次2016个块的实际产生时间
// Limit adjustment step
int64 nActualTimespan = pindexLast->GetBlockTime() – pindexFirst->GetBlockTime();
// 限定幅度，最低为1/4，最高为4倍
if (nActualTimespan < nTargetTimespan/4) nActualTimespan = nTargetTimespan/4; if (nActualTimespan > nTargetTimespan*4)
nActualTimespan = nTargetTimespan*4;
// 根据最近2016个块的时间，重新计算目标难度
// Retarget
CBigNum bnNew;
bnNew.SetCompact(pindexLast->nBits);
bnNew *= nActualTimespan;
bnNew /= nTargetTimespan;
if (bnNew > bnProofOfWorkLimit)
bnNew = bnProofOfWorkLimit;
return bnNew.GetCompact();
Block字段详解
最为关键的字段是hashPrevBlock，该字段使得Block之间链接起来，形成一个巨大的“链条”。Block本是稀松平常的数据结构，但以链式结构组织起来后却使得它们具有非常深远的意义：
每个block都必须指向前一个block，否则无法验证通过。追溯至源头，便是高度为零的创世纪块(Genesis Block)，这里是Block Chain的起点，其前向block hash为零，或者说为空。
下面是一个简单的步骤描述，实际矿池运作会有区别，复杂一些：
由于hashPrevBlock字段的存在，使得大家总是在最新的block后面开挖，稍后会分析原因。
从block hash算法我们知道，合理的block并不是唯一的，同一高度存在多个block的可能性。那么，当同一个高度出现多个时，主链即出现分叉(Fork)。遇到分叉时，网络会根据下列原则选举出Best Chain：
按照这个规则运作的节点，称为诚实节点(Honest Nodes)。节点可以诚实也可以不诚实。
我们假设所有的节点：
所有节点均独自挖矿不理会其他节点，并将所得收益放入自己口袋，现象就是一个节点挖一个分支。由于机器的配置总是有差别的，那么算力最强的节点挖得的分支必然是最长的，如果一个节点的分支不是最长的，意味其收益存在不被认可的风险（即零收益）。为了降低、逃避此风险，一些节点肯定会联合起来一起挖某个分支，试图成为最长的分支或保持最长分支优势。
一旦出现有少量的节点联合，那么其他节点必然会效仿，否则他们收益为零的风险会更大。于是，分支迅速合并汇集，所有节点都会选择算力更强的分支，只有这样才能保持收益风险最小。最终，只会存在一个这样的分支，就是主干分支(Best/Main Chain)。
对于不诚实节点来说，结局是无奈的：能且只能加入主干挖矿。不加入即意味被抛弃，零收益；加入就是老实干活，按占比分成。
Block hash的计算是随机概率事件，当有节点广播出难度更高的block后，大家便跑到那个分支。在比特币系统运行过程中，算力经常在分支间跳来跳去，此现象称为Hash Dance。一般情况下，分支的高度为1~2，没有大的故障很难出现高于2的分支。
Hash Dance起名源于Google Dance.
算力攻击是一个概率问题，这里作简单叙述：
我们假设p>q，否则攻击者掌握了一半以上的算力，那么概率上永远是赢的。该事件（攻击者胜出）的概率是固定，且N次事件之间是相互独立的，那么这一系列随机过程符合泊松分布(Poisson Distribution)。Z个块时，攻击者胜出的期望为lambda：
攻击者在攻击时已经偷偷的计算了k个块，那么这k个块概率符合泊松分布(下图左侧部分)，若k<=z，那么追赶上后续z-k个块的概率为(q/p)z-k，即：
展开为如下形式：
计算该过程的C语言代码如下：
#include double AttackerSuccessProbability(double q, int z)
{
double sum = 1.0;
double p = 1.0 – q;
double lambda = z * (q / p);
int i, k;
for (k = 0; k <= z; k++) {
double poisson = exp(-lambda);
for (i = 1; i <= k; i++)
poisson *= lambda / i;
sum -= poisson * (1 – pow(q / p, z – k));
}
return sum;
}
我们选取几个值，结果如下：
可以看到，由于block的链式形式，随着块数的上升，攻击者赢得的概率呈指数下降。这是很多应用等待六个甚至六个以上确认的原因，一旦超过N个确认，攻击者得逞的可能微乎其微，概率值快速趋近零。
当攻击者的算力超过50%时，便可以控制Block Chain，俗称51%攻击。
攻击者算出block后，block&Txs必须能够通过验证，否则其他节点都会拒掉，攻击便无意义。攻击者无法做出下列行为：
唯一的益处是可以选择性的收录进入block的交易，对自己的币进行多重消费(Double Spending)。
过程是这样的：假设现在block高度为100，攻击者给商户发了一个交易10BTC，记作交易A，通常这笔交易会被收录进高度101的block中，当商户在101块中看到这笔交易后，就把货物给了攻击者。此时，攻击者便开始构造另一个高度为101的block，但用交易B替换了交易A，交易B中的输入是同一笔，使得发给商户的那笔钱发给他自己。同时，攻击者需要努力计算block，使得他的分支能够赶上主分支，并合并(Merge)被大家接受，一旦接受，便成功地完成了一次Double Spending。
攻击难度呈指数上升，所以成功的Double Spending通常是一个极小概率事件。
全网算力的上升对比特币是极其有利的，这是毫无疑问的。但目前大矿池与矿业巨头使得算力高度集中化，这与中本聪所设想的一CPU一票（one-CPU-one-vote）的分散局面背道而驰，或许是他未曾预料的。
挖矿是一项专业劳动，最后必然会交给最专业的人或团队，因为这样才能实现资源配置最优，效率最高。普通投资人通过购买算力巨头的股票：1. 完成投资；2. 分享算力红利。看似中心化的背后其实依然是分散的：
既得利益使得算力巨头倾向于维护系统而不是破坏，因其收益均建立在比特币系统之上，既得利益者断然不会搬石头砸自己脚。甚至很多巨头在达到一定算力占比后会主动控制算力增长，使得低于某阈值内。
本篇几乎都在讲挖矿，因为挖矿对于比特币系统来说实在是太重要了。需要了解：1. block是基于工作量证明的。2. block以链式结构存在时的深远意义。
交易(Transaction)是比特币系统的信息载体，最小单元。而块(Block)就是将这些基础单元打包装箱，贴上封条，并串联起来。巨大算力保障了块的安全，也就保障了单个交易的安全。
交易有三种常见类型：产量交易(Generation)，合成地址交易(Script Hash)，通用地址交易(Pubkey Hash)。该分类并非严格意义的，只是根据交易的输入输出做的简单区分。
每个Block都对应一个产量交易(Generation TX)，该类交易是没有输入交易的，挖出的新币是所有币的源头。
该类交易目前不是很常见，大部分人可能没有听说过，但是非常有意义。未来应该会在某些场合频繁使用。该类交易的接受地址不是通常意义的地址，而是一个合成地址，以3开头（对，以3开头的也是比特币地址！）。三对公私钥，可以生成一个合成地址。在生成过程时指定n of 3中的n，n范围是[1, 3]，若n=1，则仅需一个私钥签名即可花费该地址的币，若n=3，则需要三把私钥依次签名才可以。
该类是最常见的交易类型，由N个输入、M个输出构成。
交易中存放的是货币所有权的流转信息，所有权登记在比特币地址上(Public Key)。这些信息是全网公开的，以明文形式存储（比特币系统里的所有数据都是明文的），只有当需要转移货币所有权时，才需要用私钥签名来验证。
| 字段大小 | 描述 | 数据类型 | 解释 |
|---|---|---|---|
| 4 | version, 版本 | uint32_t | 交易数据结构的版本号 |
| 1+ | tx_in count, 输入数量 | var_int | 输入交易的数量 |
| 41+ | tx_in | tx_in[] | 输入交易的数组，每个输入>=41字节 |
| 1+ | tx_out count, 输出数量 | var_int | 输出地址的数量 |
| 9+ | tx_out | tx_out[] | 输入地址的数组，每个输入>=9字节 |
| 4 | lock_time, 锁定时间 | uint32_t | 见下方解释 |
lock_time是一个多意字段，表示在某个高度的Block之前或某个时间点之前该交易处于锁定态，无法收录进Block。
| 值 | 含义 |
|---|---|
| 0 | 立即生效 |
| < 500000000 | 含义为Block高度，处于该Block之前为锁定（不生效） |
| >= 500000000 | 含义为Unix时间戳，处于该时刻之前为锁定（不生效） |
若该笔交易的所有输入交易的sequence字段，均为INT32最大值(0xffffffff)，则忽略lock_time字段。否则，该交易在未达到Block高度或达到某个时刻之前，是不会被收录进Block中的。
示例
为了演示方便，我们读取稍早期的块数据，以高度116219 Block为例。
# ~ bitcoind getblock 0000000000007c639f2cbb23e4606a1d022fa4206353b9d92e99f5144bd74611
{
“hash” : “0000000000007c639f2cbb23e4606a1d022fa4206353b9d92e99f5144bd74611″,
“confirmations” : 144667,
“size” : 1536,
“height” : 116219,
“version” : 1,
“merkleroot” : “587fefd748f899f84d0fa1d8a3876fdb406a4bb8f54a31445cb72564701daea6″,
“tx” : [
"be8f08d7f519eb863a68cf292ca51dbab7c9b49f50a96d13f2db32e432db363e",
"a387039eca66297ba51ef2da3dcc8a0fc745bcb511e20ed9505cc6762be037bb",
"2bd83162e264abf59f9124ca517050065f8c8eed2a21fbf85d454ee4e0e4c267",
"028cfae228f8a4b0caee9c566bd41aed36bcd237cdc0eb18f0331d1e87111743",
"3a06b6615756dc3363a8567fbfa8fe978ee0ba06eb33fd844886a0f01149ad62"
],
“time” : 1301705313,
“nonce” : 1826107553,
“bits” : “1b00f339″,
“difficulty” : 68977.78463021,
“previousblockhash” : “00000000000010d549135eb39bd3bbb1047df8e1512357216e8a85c57a1efbfb”,
“nextblockhash” : “000000000000e9fcc59a6850f64a94476a30f5fe35d6d8c4b4ce0b1b04103a77″
}
该Block里面有5笔交易，第一笔为Generation TX，解析出来看一下具体内容：
# ~ bitcoind getrawtransaction be8f08d7f519eb863a68cf292ca51dbab7c9b49f50a96d13f2db32e432db363e 1
{
“hex” : “01000000010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000ffffffff070439f3001b0134ffffffff014034152a010000004341045b3aaa284d169c5ae2d20d0b0673468ed3506aa8fea5976eacaf1ff304456f6522fbce1a646a24005b8b8e771a671f564ca6c03e484a1c394bf96e2a4ad01dceac00000000″,
“txid” : “be8f08d7f519eb863a68cf292ca51dbab7c9b49f50a96d13f2db32e432db363e”,
“version” : 1,
“locktime” : 0,
“vin” : [
{
"coinbase" : "0439f3001b0134",
"sequence" : 4294967295
}
],
“vout” : [
{
"value" : 50.01000000,
"n" : 0,
"scriptPubKey" : {
"asm" : "045b3aaa284d169c5ae2d20d0b0673468ed3506aa8fea5976eacaf1ff304456f6522fbce1a646a24005b8b8e771a671f564ca6c03e484a1c394bf96e2a4ad01dce OP_CHECKSIG",
"hex" : "41045b3aaa284d169c5ae2d20d0b0673468ed3506aa8fea5976eacaf1ff304456f6522fbce1a646a24005b8b8e771a671f564ca6c03e484a1c394bf96e2a4ad01dceac",
"reqSigs" : 1,
"type" : "pubkey",
"addresses" : [
"1LgZTvoTJ6quJNCURmBUaJJkWWQZXkQnDn"
]
}
}
],
“blockhash” : “0000000000007c639f2cbb23e4606a1d022fa4206353b9d92e99f5144bd74611″,
“confirmations” : 145029,
“time” : 1301705313,
“blocktime” : 1301705313
}
Generation TX的输入不是一个交易，而带有coinbase字段的结构。该字段的值由挖出此Block的人填写，这是一种“特权”：可以把信息写入货币系统（大家很喜欢用系统中的数据结构字段名来命名站点，例如blockchain、coinbase等，这些词的各种后缀域名都被抢注一空）。中本聪在比特币的第一个交易中的写入的coinbase值是：
“coinbase”:”04ffff001d0104455468652054696d65732030332f4a616e2f32303039204368616e63656c6c6f72206f6e206272696e6b206f66207365636f6e64206261696c6f757420666f722062616e6b73″
将该段16进制转换为ASCII字符，就是那段著名的创世块留言：
The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks
接下来展示的是一个三个输入、两个输出的普通交易：
# ~ bitcoind getrawtransaction 028cfae228f8a4b0caee9c566bd41aed36bcd237cdc0eb18f0331d1e87111743 1
{
“hex” : “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″,
“txid” : “028cfae228f8a4b0caee9c566bd41aed36bcd237cdc0eb18f0331d1e87111743″,
“version” : 1,
“locktime” : 0,
“vin” : [
{
"txid" : "b79a4803014177ea0139c95f09c6903c01bb8f80d039631afd68cabf7eb0f3c9",
"vout" : 0,
"scriptSig" : {
"asm" : "3044022055bac1856ecbc377dd5e869b1a84ed1d5228c987b098c095030c12431a4d5249022055523130a9d0af5fc27828aba43b464ecb1991172ba2a509b5fbd6cac97ff3af01 048aefd78bba80e2d1686225b755dacea890c9ca1be10ec98173d7d5f2fefbbf881a6e918f3b051f8aaaa3fcc18bbf65097ce8d30d5a7e5ef8d1005eaafd4b3fbe",
"hex" : "473044022055bac1856ecbc377dd5e869b1a84ed1d5228c987b098c095030c12431a4d5249022055523130a9d0af5fc27828aba43b464ecb1991172ba2a509b5fbd6cac97ff3af0141048aefd78bba80e2d1686225b755dacea890c9ca1be10ec98173d7d5f2fefbbf881a6e918f3b051f8aaaa3fcc18bbf65097ce8d30d5a7e5ef8d1005eaafd4b3fbe"
},
"sequence" : 4294967295
},
{
"txid" : "b79a4803014177ea0139c95f09c6903c01bb8f80d039631afd68cabf7eb0f3c9",
"vout" : 1,
"scriptSig" : {
"asm" : "304402206b993231adec55e6085e75f7dc5ca6c19e42e744cd60abaff957b1c352b3ef9a022022a22fec37dfa2c646c78d9a0753d56cb4393e8d0b22dc580ef1aa6cccef208d01 042ff65bd6b3ef04253225405ccc3ab2dd926ff2ee48aac210819698440f35d785ec3cec92a51330eb0c76cf49e9e474fb9159ab41653a9c1725c031449d31026a",
"hex" : "47304402206b993231adec55e6085e75f7dc5ca6c19e42e744cd60abaff957b1c352b3ef9a022022a22fec37dfa2c646c78d9a0753d56cb4393e8d0b22dc580ef1aa6cccef208d0141042ff65bd6b3ef04253225405ccc3ab2dd926ff2ee48aac210819698440f35d785ec3cec92a51330eb0c76cf49e9e474fb9159ab41653a9c1725c031449d31026a"
},
"sequence" : 4294967295
},
{
"txid" : "da30b272fb73d78108ff80ddd1ac2f76419533af79ad06a5b3c70fc4a62086c9",
"vout" : 1,
"scriptSig" : {
"asm" : "3045022040a5d957e087ed61e80f1110bcaf4901b5317c257711a6cbc54d6b98b6a8563f02210081e3697031fe82774b8f44dd3660901e61ac5a99bff2d0efc83ad261da5b4f1d01 04a7d1a57e650613d3414ebd59e3192229dc09d3613e547bdd1f83435cc4ca0a11c679d96456cae75b1f5563728ec7da1c1f42606db15bf554dbe8a829f3a8fe2f",
"hex" : "483045022040a5d957e087ed61e80f1110bcaf4901b5317c257711a6cbc54d6b98b6a8563f02210081e3697031fe82774b8f44dd3660901e61ac5a99bff2d0efc83ad261da5b4f1d014104a7d1a57e650613d3414ebd59e3192229dc09d3613e547bdd1f83435cc4ca0a11c679d96456cae75b1f5563728ec7da1c1f42606db15bf554dbe8a829f3a8fe2f"
},
"sequence" : 4294967295
}
],
“vout” : [
{
"value" : 0.84000000,
"n" : 0,
"scriptPubKey" : {
"asm" : "OP_DUP OP_HASH160 634228c26cf40a02a05db93f2f98b768a8e0e61b OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
"hex" : "76a914634228c26cf40a02a05db93f2f98b768a8e0e61b88ac",
"reqSigs" : 1,
"type" : "pubkeyhash",
"addresses" : [
"1A3q9pDtR4h8wpvyb8SVpiNPpT8ZNbHY8h"
]
}
},
{
“value” : 156.83000000,
“n” : 1,
“scriptPubKey” : {
“asm” : “OP_DUP OP_HASH160 7514080ab2fcac0764de3a77d10cb790c71c74c2 OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG”,
“hex” : “76a9147514080ab2fcac0764de3a77d10cb790c71c74c288ac”,
“reqSigs” : 1,
“type” : “pubkeyhash”,
“addresses” : [
"1Bg44FZsoTeYteRykC1XHz8facWYKhGvQ8"
]
}
}
],
“blockhash” : “0000000000007c639f2cbb23e4606a1d022fa4206353b9d92e99f5144bd74611″,
“confirmations” : 147751,
“time” : 1301705313,
“blocktime” : 1301705313
}
字段hex记录了所有相关信息，后面显示的是hex解析出来的各类字段信息。下面把逐个分解hex内容（hex可以从上面的直接看到）：
01000000 // 版本号，UINT32
03 // Tx输入数量，变长INT。3个输入。
/*** 第一组Input Tx ***/
// Tx Hash，固定32字节
c9f3b07ebfca68fd1a6339d0808fbb013c90c6095fc93901ea77410103489ab7
00000000 // 消费的Tx位于前向交易输出的第0个，UINT32，固定4字节
8a // 签名的长度, 0x8A = 138字节
// 138字节长度的签名，含有两个部分：公钥+签名
47 // 公钥长度，0×47 = 71字节
3044022055bac1856ecbc377dd5e869b1a84ed1d5228c987b098c095030c12431a4d5249022055523130a9d0af5fc27828aba43b464ecb1991172ba2a509b5fbd6cac97ff3af01
41 // 签名长度，0×41 = 65字节
048aefd78bba80e2d1686225b755dacea890c9ca1be10ec98173d7d5f2fefbbf881a6e918f3b051f8aaaa3fcc18bbf65097ce8d30d5a7e5ef8d1005eaafd4b3fbe
ffffffff // sequence，0xffffffff = 4294967295， UINT32, 固定4字节
/*** 第二组Input Tx。与上同理，省略分解 ***/
c9f3b07ebfca68fd1a6339d0808fbb013c90c6095fc93901ea77410103489ab7010000008a47304402206b993231adec55e6085e75f7dc5ca6c19e42e744cd60abaff957b1c352b3ef9a022022a22fec37dfa2c646c78d9a0753d56cb4393e8d0b22dc580ef1aa6cccef208d0141042ff65bd6b3ef04253225405ccc3ab2dd926ff2ee48aac210819698440f35d785ec3cec92a51330eb0c76cf49e9e474fb9159ab41653a9c1725c031449d31026affffffff
/*** 第三组Input Tx ***/
c98620a6c40fc7b3a506ad79af339541762facd1dd80ff0881d773fb72b230da010000008b483045022040a5d957e087ed61e80f1110bcaf4901b5317c257711a6cbc54d6b98b6a8563f02210081e3697031fe82774b8f44dd3660901e61ac5a99bff2d0efc83ad261da5b4f1d014104a7d1a57e650613d3414ebd59e3192229dc09d3613e547bdd1f83435cc4ca0a11c679d96456cae75b1f5563728ec7da1c1f42606db15bf554dbe8a829f3a8fe2fffffffff
02 // Tx输出数量，变长INT。两个输出。
/*** 第一组输出 ***/
00bd010500000000 // 输出的币值，UINT64，8个字节。字节序需翻转，~= 0x000000000501bd00 = 84000000 satoshi
19 // 输出目的地址字节数, 0×19 = 25字节，由一些操作码与数值构成
// 目标地址
// 0×76 -> OP_DUP(stack ops)
// 0xa9 -> OP_HASH160(crypto)
// 0×14 -> 长度，0×14 = 20字节
76 a9 14
// 地址的HASH160值，20字节
634228c26cf40a02a05db93f2f98b768a8e0e61b
// 0×88 -> OP_EQUALVERIFY(bit logic)
// 0xac -> OP_CHECKSIG(crypto)
88 ac
/*** 第二组输出 ***/
c096c7a603000000
19
76 a9 14 7514080ab2fcac0764de3a77d10cb790c71c74c2 88 ac
00000000 // lock_time，UINT32，固定4字节
Tx Hash，俗称交易ID，由hex得出：Tx Hash = SHA256(SHA256(hex))。由于每个交易只能成为下一个的输入，有且仅有一次，那么不存在输入完全相同的交易，那么就不存在相同的Tx Hash（SHA256碰撞概率极小，所以无需考虑Hash碰撞的问题，就像无需考虑地址私钥被别人撞到一样）。
即便如此，在系统里依然产生了相同的Tx Hash，是某位矿工兄弟挖出Block后，打包Block时忘记修改Generation Tx coinbase字段的值，币量相同且输出至相同的地址，那么就构造了两个完全一模一样的交易，分别位于两个Block的第一个位置。这个对系统不会产生什么问题，但只要花费其中一笔，另一个也被花费了。相同的Generation Tx相当于覆盖了另一个，白白损失了挖出的币。该交易ID为e3bf3d07d4b0375638d5f1db5255fe07ba2c4cb067cd81b84ee974b6585fb468，第一次出现在#91722，第二次出现在#91880。
签名是对所有权的验证，节点收到交易广播后，会对交易进行验证，通过后则收录进内存、打包进Block，否则，丢弃之。签名就类似传统纸质合同盖章、签字过程，合法转移所有权的保证手段。
由于一个交易的输入、输出都可能具有多个，那么签名也具有多种类型，目前共三类：SIGHASH_ALL, SIGHASH_NONE, SIGHASH_SINGLE。
该签名类型为默认类型，也是目前绝大部分交易采用的，顾名思义即签名整单交易。首先，组织所有输出、输入，就像上文分解Hex过程一样，每个输入都对应一个签名，暂时留空，其他包括sequence等字段均须填写，这样就形成了一个完整的交易Hex（只缺签名字段）。然后，每一个输入均需使用私钥对该段数据进行签名，签名完成后各自填入相应的位置，N个输入N个签名。简单理解就是：对于该笔单子，认可且只认可的这些输入、输出，并同意花费我的那笔输入。
该签名类型是最自由松散的，仅对输入签名，不对输出签名，输出可以任意指定。某人对某笔币签名后交给你，你可以在任意时刻填入任意接受地址，广播出去令其生效。简单理解就是：我同意花费我的那笔钱，至于给谁，我不关心。
该签名类型其次自由松散，仅对自己的输入、输出签名，并留空sequence字段。其输入的次序对应其输出的次序，比如输入是第3个，那么签名的输出也是第三个。简单理解就是：我同意花费我的那笔钱，且只能花费到我认可的输出，至于单子里的其他输入、输出，我不关心。
上篇介绍了交易结构、签名等，为了更直观的认识比特币，借助bitcoind演示手动构造并广播交易的完整过程。
通过命令：listunspent [minconf=1] [maxconf=9999999] ["address",...]列出某个地址未花费的币(交易)，minconf/maxconf表示该笔收入交易的确认数范围，如果需要列出还未确认的交易，需将minconf设置为0。
执行：
bitcoind listunspent 0 100 ‘["1Lab618UuWjLmVA1Q64tHZXcLoc4397ZX3"]‘
输出：
[
{
"txid" : "296ea7bf981b44999d689853d17fe0ceb852a8a34e68fcd19f0a41e589132156",
"vout" : 0,
"address" : "1Lab618UuWjLmVA1Q64tHZXcLoc4397ZX3",
"account" : "",
"scriptPubKey" : "76a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac",
"amount" : 0.19900000,
"confirmations" : 1
}
]
我们找到该地址的一个未花费交易，位于交易296ea7bf981b4499…9f0a41e589132156的第0个位置。
创建待发送交易，由命令：createrawtransaction [{"txid":txid,"vout":n},...] {address:amount,…}来完成。我们将 0.1 BTC发送至 1Q8s4qDRbCbFypG5AFNR9tFC57PStkPX1x ，并支付 0.0001 BTC做为矿工费。输入交易的额度为 0.199 ，输出为 0.1 + 0.0001 = 0.1001 ，那么还剩余： 0.199 – 0.1001 = 0.0989 ，将此作为找零发回给自己。
执行：
bitcoind createrawtransaction \
‘[{"txid":"296ea7bf981b44999d689853d17fe0ceb852a8a34e68fcd19f0a41e589132156","vout":0}]‘ \
‘{“1Q8s4qDRbCbFypG5AFNR9tFC57PStkPX1x”:0.1, “1Lab618UuWjLmVA1Q64tHZXcLoc4397ZX3″:0.0989}’
输出：
010000000156211389e5410a9fd1fc684ea3a852b8cee07fd15398689d99441b98bfa76e290000000000ffffffff0280969800000000001976a914fdc7990956642433ea75cabdcc0a9447c5d2b4ee88acd0e89600000000001976a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac00000000
通过命令：decoderawtransaction <hex string>，可以将此段十六进制字符串解码。
执行：
bitcoind decoderawtransaction ’010000000156211389e5410a9fd1fc684ea3a852b8cee07fd15398689d99441b98bfa76e290000000000ffffffff0280969800000000001976a914fdc7990956642433ea75cabdcc0a9447c5d2b4ee88acd0e89600000000001976a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac00000000′
输出：
{
“txid” : “54f773a3fdf7cb3292fc76b46c97e536348b3a0715886dbfd2f60e115fb3a8f0″,
“version” : 1,
“locktime” : 0,
“vin” : [
{
"txid" : "296ea7bf981b44999d689853d17fe0ceb852a8a34e68fcd19f0a41e589132156",
"vout" : 0,
"scriptSig" : {
"asm" : "",
"hex" : ""
},
"sequence" : 4294967295
}
],
“vout” : [
{
"value" : 0.10000000,
"n" : 0,
"scriptPubKey" : {
"asm" : "OP_DUP OP_HASH160 fdc7990956642433ea75cabdcc0a9447c5d2b4ee OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
"hex" : "76a914fdc7990956642433ea75cabdcc0a9447c5d2b4ee88ac",
"reqSigs" : 1,
"type" : "pubkeyhash",
"addresses" : [
"1Q8s4qDRbCbFypG5AFNR9tFC57PStkPX1x"
]
}
},
{
“value” : 0.09890000,
“n” : 1,
“scriptPubKey” : {
“asm” : “OP_DUP OP_HASH160 d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG”,
“hex” : “76a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac”,
“reqSigs” : 1,
“type” : “pubkeyhash”,
“addresses” : [
"1Lab618UuWjLmVA1Q64tHZXcLoc4397ZX3"
]
}
}
]
}
至此，一个“空白交易”就构造好了，尚未使用私钥对交易进行签名，字段scriptSig是留空的，无签名的交易是无效的。此时的Tx ID并不是最终的Tx ID，填入签名后Tx ID会发生变化。
在手动创建交易时，务必注意输入、输出的值，非常容易犯错的是忘记构造找零输出（如非必要勿手动构造交易）。曾经有人构造交易时忘记找零，发生了支付 200 BTC 的矿工费的人间惨剧，所幸的是收录该笔交易的Block由著名挖矿团队“烤猫（Friedcat）”挖得，该团队非常厚道的退回了多余费用。
交易签名使用命令：
signrawtransaction <hex string> \
[{"txid":txid,"vout":n,"scriptPubKey":hex,"redeemScript":hex},...] [<privatekey1>,...] \
[sighashtype="ALL"]
第一个参数是创建的待签名交易的十六进制字符串；
第二个参数有点类似创建交易时的参数，不过需要多出一个公钥字段scriptPubKey，其他节点验证交易时是通过公钥和签名来完成的，所以要提供公钥；如果是合成地址，则需要提供redeemScript；
第三个参数是即将花费的币所在地址的私钥，用来对交易进行签名，如果该地址私钥已经导入至bitcoind中，则无需显式提供；
最后一个参数表示签名类型，在上一篇里，介绍了三种交易签名类型；
签名之前需要找到scriptPubKey，提取输入交易信息即可获取(也可以根据其公钥自行计算)，由命令：getrawtransaction <txid> [verbose=0]完成。
执行：
bitcoind getrawtransaction 296ea7bf981b44999d689853d17fe0ceb852a8a34e68fcd19f0a41e589132156 1
输出：
{
“hex” : “01000000010511331f639e974283d3909496787a660583dc88f41598d177e225b5f352314a000000006c493046022100be8c796122ec598295e6dfd6664a20a7e20704a17f76d3d925c9ec421ca60bc1022100cf9f2d7b9f24285f7c119c91f24521e5483f6b141de6ee55658fa70116ee04d4012103cad07f6de0b181891b5291a5bc82b228fe6509699648b0b53556dc0057eeb5a4ffffffff0160a62f01000000001976a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac00000000″,
“txid” : “296ea7bf981b44999d689853d17fe0ceb852a8a34e68fcd19f0a41e589132156″,
“version” : 1,
“locktime” : 0,
“vin” : [
{
"txid" : "4a3152f3b525e277d19815f488dc8305667a78969490d38342979e631f331105",
"vout" : 0,
"scriptSig" : {
"asm" : "3046022100be8c796122ec598295e6dfd6664a20a7e20704a17f76d3d925c9ec421ca60bc1022100cf9f2d7b9f24285f7c119c91f24521e5483f6b141de6ee55658fa70116ee04d401 03cad07f6de0b181891b5291a5bc82b228fe6509699648b0b53556dc0057eeb5a4",
"hex" : "493046022100be8c796122ec598295e6dfd6664a20a7e20704a17f76d3d925c9ec421ca60bc1022100cf9f2d7b9f24285f7c119c91f24521e5483f6b141de6ee55658fa70116ee04d4012103cad07f6de0b181891b5291a5bc82b228fe6509699648b0b53556dc0057eeb5a4"
},
"sequence" : 4294967295
}
],
“vout” : [
{
"value" : 0.19900000,
"n" : 0,
"scriptPubKey" : {
"asm" : "OP_DUP OP_HASH160 d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG",
"hex" : "76a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac",
"reqSigs" : 1,
"type" : "pubkeyhash",
"addresses" : [
"1Lab618UuWjLmVA1Q64tHZXcLoc4397ZX3"
]
}
}
],
“blockhash” : “000000000000000488f18f7659acd85b2bd06a5ed2c4439eea74a8b968d16656″,
“confirmations” : 19,
“time” : 1383235737,
“blocktime” : 1383235737
}
scriptPubKey位于”vout”[0]–>“scriptPubKey”–>“hex”，即： 76a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac 。
签名使用ECDSA算法，对其，“空白交易”签名之，执行：
bitcoind signrawtransaction \
“010000000156211389e5410a9fd1fc684ea3a852b8cee07fd15398689d99441b98bfa76e290000000000ffffffff0280969800000000001976a914fdc7990956642433ea75cabdcc0a9447c5d2b4ee88acd0e89600000000001976a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac00000000″ \
‘[{"txid":"296ea7bf981b44999d689853d17fe0ceb852a8a34e68fcd19f0a41e589132156","vout":0,"scriptPubKey":"76a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac"}]‘
输出：
{
“hex” : “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″,
“complete” : true
}
签名后，签名值会填入上文所述的空字段中，从而得到一个完整的交易。可通过上文介绍的命令decoderawtransaction <hex string>解码查看之。
最后一步，就是将其广播出去，等待网络传播至所有节点，约10~60秒广播至全球节点，取决与你的节点的网络连接状况。稍后一些时刻，就会进入Block中。广播由命令sendrawtransaction <hex string>来完成。如果没有运行节点，可以通过公共节点的API进行广播，例如：blockchain.info/pushtx。
执行：
bitcoind sendrawtransaction \
“010000000156211389e5410a9fd1fc684ea3a852b8cee07fd15398689d99441b98bfa76e29000000008c493046022100f9da4f53a6a4a8317f6e7e9cd9a7b76e0f5e95dcdf70f1b1e2b3548eaa3a6975022100858d48aed79da8873e09b0e41691f7f3e518ce9a88ea3d03f7b32eb818f6068801410477c075474b6798c6e2254d3d06c1ae3b91318ca5cc62d18398697208549f798e28efb6c55971a1de68cca81215dd53686c31ad8155cdc03563bf3f73ce87b4aaffffffff0280969800000000001976a914fdc7990956642433ea75cabdcc0a9447c5d2b4ee88acd0e89600000000001976a914d6c492056f3f99692b56967a42b8ad44ce76b67a88ac00000000″
输出：
b5f8da1ea9e02ec3cc0765f9600f49945e94ed4b0c88ed0648896bf3e213205d
返回的是Transaction Hash值，即该交易的ID。至此，交易构造、签名、发送的完整过程完成了。
合成地址以3开头，可以实现多方管理资产，极大提高安全性，也可以轻松实现基于比特币原生的三方交易担保支付。一个M-of-N的模式：
m {pubkey}…{pubkey} n OP_CHECKMULTISIG
M和N需满足：
1<=N<=3
1<=M<=N
可以是1 of 1，1 of 2，2 of 3等组合，通常选择N=3：
1 of 3，最大程度私钥冗余。防丢私钥损失，3把私钥中任意一把即可签名发币，即使丢失2把都可以保障不受损失；
2 of 3，提高私钥冗余度的同时解决单点信任问题。3把私钥任意2把私钥可签名发币，三方不完全信任的情形，即中介交易中，非常适用；
3 of 3，最大程度解决资金信任问题，无私钥冗余。必须3把私钥全部签名才能发币，适用多方共同管理重要资产，但任何一方遗失私钥均造成严重损失；
合成地址的交易构造、签名、发送过程与普通交易类似，这里只介绍如何创建一个合成地址。大神Gavin Andresen已经演示过，下面内容摘自其gist.
首先，需要三对公钥、私钥。公钥创建地址、私钥用于签名。
# No.1
0491bba2510912a5bd37da1fb5b1673010e43d2c6d812c514e91bfa9f2eb129e1c183329db55bd868e209aac2fbc02cb33d98fe74bf23f0c235d6126b1d8334f86 / 5JaTXbAUmfPYZFRwrYaALK48fN6sFJp4rHqq2QSXs8ucfpE4yQU
# No.2
04865c40293a680cb9c020e7b1e106d8c1916d3cef99aa431a56d253e69256dac09ef122b1a986818a7cb624532f062c1d1f8722084861c5c3291ccffef4ec6874 / 5Jb7fCeh1Wtm4yBBg3q3XbT6B525i17kVhy3vMC9AqfR6FH2qGk
# No.3
048d2455d2403e08708fc1f556002f1b6cd83f992d085097f9974ab08a28838f07896fbab08f39495e15fa6fad6edbfb1e754e35fa1c7844c41f322a1863d46213 / 5JFjmGo5Fww9p8gvx48qBYDJNAzR9pmH5S389axMtDyPT8ddqmw
使用命令：createmultisig <nrequired> <’["key","key"]‘>来合成，其中key为公钥，创建地址时仅需公钥。创建类型是2 of 3.
输入：
bitcoind createmultisig 2 \
‘["0491bba2510912a5bd37da1fb5b1673010e43d2c6d812c514e91bfa9f2eb129e1c183329db55bd868e209aac2fbc02cb33d98fe74bf23f0c235d6126b1d8334f86","04865c40293a680cb9c020e7b1e106d8c1916d3cef99aa431a56d253e69256dac09ef122b1a986818a7cb624532f062c1d1f8722084861c5c3291ccffef4ec6874","048d2455d2403e08708fc1f556002f1b6cd83f992d085097f9974ab08a28838f07896fbab08f39495e15fa6fad6edbfb1e754e35fa1c7844c41f322a1863d46213"]‘
输出：
{
“address” : “3QJmV3qfvL9SuYo34YihAf3sRCW3qSinyC”,
“redeemScript” : “52410491bba2510912a5bd37da1fb5b1673010e43d2c6d812c514e91bfa9f2eb129e1c183329db55bd868e209aac2fbc02cb33d98fe74bf23f0c235d6126b1d8334f864104865c40293a680cb9c020e7b1e106d8c1916d3cef99aa431a56d253e69256dac09ef122b1a986818a7cb624532f062c1d1f8722084861c5c3291ccffef4ec687441048d2455d2403e08708fc1f556002f1b6cd83f992d085097f9974ab08a28838f07896fbab08f39495e15fa6fad6edbfb1e754e35fa1c7844c41f322a1863d4621353ae”
}
得到的合成地址是：3QJmV3qfvL9SuYo34YihAf3sRCW3qSinyC，该地址没有公钥，仅有redeemScript，作用与公钥相同。后续的构造、签名、发送过程与上文普通地址交易类似，略去。
存在证明就是向第三方证明某个物品/事件，在过去的某个时刻存在过。
这是一件很简单的事情，提供票据、通信记录之类的就可以办到。但这些并不严格，因为这些证据都是非常易伪造或销毁。要完成证明，必须依赖强有力的证据链，这个必须是任何人都无法伪造与销毁的，或者说伪造成本极其高昂近乎不可能。
回忆一下，电影里经常出现的绑匪镜头，他们为了证明在某个时间确实拥有人质，而不是事前拍摄的视频，通常会用当天的发行量很大的报纸来辅助证明。当香港媒体误报“成龙高楼坠亡”时，成龙也不得不拿报纸来证明自己的存在：
报纸之所以能够成为有效的时间证明系统是因为：
借助报纸可以完成某个时间之后的存在证明，但无法完成某个时间之前的。例如，你拿9月1号的报纸拍摄进照片，那么仅能证明其在9月1号之后拍摄，可能是9月1号，也可能是9月15号。
比特币本质是构造了一个永不停息、无坚不摧的时间戳系统。
然后该系统上添加若干特性后使得具有货币的功能。报纸从另一个角度讲也是一种时间戳服务。
比特币具有下列优良的特性可以更完美的用于存在证明：
简单来说，对一串数据进行Hash运算，得到的Hash值称为数字摘要。除了Hash函数，还有其他方式，如密钥签名等也可以得到。Hash值通常是一个非常巨大的数，例如用SHA256时，Hash值区间非常大：1~2256。数字摘要的计算过程不可逆，那么可以认为：
因为block hash的不可伪造性，能提供Block Hash即可证明存在于该Block时刻之后。例如，你在拍照的时候，拿着打印有block hash的纸即可证明：你在该block时刻之后进行的拍摄。
前向证明需要精心构造一个包含数字摘要的交易，待该交易进入block中。便可以证明你在该block时刻之前拥有该数字摘要。前向证明的关键是能把信息写入时间戳服务载体。
有时候，仅仅证明时间点之前或之后是不够的，需要能够确认到某一个时刻。将上述方式综合即可完成：
如果交易给了足够的矿工费(Transaction Fee)，具有较高优先级的话，便很有可能被紧随其后的block收录。连续的block约10分钟，那么就在一个相对小的时间内作了证明，可以近似认为是时间点。
带有数字摘要的交易如何构造呢？下面以32字节的数字摘要为例，提出数个可行方法，其他长度的可变换得出。
32字节可以分割为16个双字节，每个双字节的数值范围是：0~65535。比特币的现行单位可以分割至小数点后八位，那么我们可以利用最后的5位来存放一个数值，一共需要16个输出(Tx output)即可完成32字节的信息存储。中间涉及比特币最大数量为:
.00065535 * 16 = .0104856 btc
需要的比特币数量很少，约0.01Btc，且输出依然发回给自己的地址，唯一的代价就是付出矿工费(Tx Fee)。任何人都可以使用之。
著名站点SatoshiDice就是采用这种方式为其服务端种子文件做时间前向证明的。下面演示一下步骤。服务端的种子文件为hash.keys，我们对其做SHA256运算，得到hash值，32个字节。
$ sha256sum hash.keys
# hash of file “hash.keys”, in hex:
9b0d87ac871518cfd8601aa456b58fa74c01194cfeb25e7f3eecf43759d6ccb4 hash.keys
将该hash转为16个10进制数值：
9b0d = 39693
87ac = 34732
8715 = 34581
18cf = 6351
d860 = 55392
1aa4 = 6820
56b5 = 22197
8fa7 = 36775
4c01 = 19457
194c = 6476
feb2 = 65202
5e7f = 24191
3eec = 16108
f437 = 62519
59d6 = 22998
ccb4 = 52404
将这16个数除以108，作为输出额度，构造交易：
交易被收录，证明完成。
回顾一下地址的生成算法（下图是一个未压缩公钥生成地址的过程，公钥是否压缩对该证明过程没有影响）：
我们用数字摘要的Hash值代替图中红色框中的值，然后得到一个地址，我们把0.00000001 btc打入该地址，形成交易，收录后完成证明。验证时，需要首先得到数字摘要hash值，再生成对应的地址，核对地址是否一致即可。
这个方法有个缺点，打入该地址的币永远消失了，因为没有其对应的私钥。虽然可以只需1聪，目前价值几乎忽略不计，但毕竟浪费了。该方法可以进一步衍生一些类似的方法。曾有个网站使用之，后来该网站关闭了。
大小介于1 ~ 0xFFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFE BAAE DCE6 AF48 A03B BFD2 5E8C D036 4141之间的数，都可以认为是一个合法的私钥，其大小为32字节。那么，可以把数字摘要的Hash作私钥，并推算出公钥和地址。
将任意币值输出至该地址构成交易，交易收录后，通过私钥再转移走即可。这样便在block chain里留下了这个地址。验证时重复该过程，检查地址是否一致即可。
该方法不会像方法二那样形成浪费，也比较容易操作。我们依然SatoshiDice的种子文件为例，种子数字摘要的Hash为：9b0d87ac871518cfd8601aa456b58fa74c01194cfeb25e7f3eecf43759d6ccb4。
借助bitaddress.org，输入私钥（种子hash）后：
得到两把公钥，分别对应两个地址。证明时将币打入任何一个地址即可，建议使用未压缩公钥地址，因为并不是所有客户端都对压缩公钥支持良好。然后将该私钥导入任何一个客户端，再把该地址的钱转移到一个安全的地方。最后，公开私钥和对应收录地址的交易。
方法二浪费，应避免使用。方法一繁琐，需要工具辅助转换。方法三相对容易，门槛低一些，大部分客户端都支持，私钥公钥地址的推导也有很多工具支持。
就这样比特币系统轻松的完成了存在证明，安全稳固，公信力远胜任何第三方、机构、政府。过程极其简单，使得任何一人都可以轻易地做出存在证明，其意义非常重大。可以预见，未来将比特币作为存在证明会得到广泛的应用。